Kalibrierwerkzeug für Bimetallthermometer
Erstellen Sie ein Dreipunkt-Kalibrierprotokoll für ein Bimetall-Zeigerthermometer. Berechnet Fehler steigend und fallend, Hysterese, Spanne und jeweils als Prozentsatz der Spanne.
Kalibrierwerkzeug für Bimetallthermometer
Geben Sie die Messwerte einer Dreipunktkalibrierung ein. Die Fehler, die Hysterese und die Prozentsätze der Spanne werden automatisch berechnet.
Nullpunkt
Mittelpunkt
Endpunkt
Kalibrierprotokoll
| Punkt | Sollwert (°C) | Steigend (°C) | Fallend (°C) | Fehler steigend (°C) | Fehler fallend (°C) | Hysterese (°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Nullpunkt | 0.00 | 0.40 | 0.60 | +0.40 | +0.60 | 0.20 |
| Mittelpunkt | 50.00 | 50.80 | 51.40 | +0.80 | +1.40 | 0.60 |
| Endpunkt | 100.00 | 99.50 | 99.50 | -0.50 | -0.50 | 0.00 |
Als Prozentsatz der Spanne
Der größte Fehler beträgt +1.40 % der Spanne. Die größte Hysterese beträgt 0.60 % der Spanne.
Fehler = Messwert − Sollwert. Hysterese = |Messwert steigend − Messwert fallend|. Prozentsatz der Spanne = Wert ÷ Spanne × 100.
Dokumentation
Dieses Werkzeug erstellt ein Kalibrierprotokoll mit drei Punkten für ein Bimetallthermometer. Geben Sie die Referenztemperatur und die beiden Messwerte ein, die an jedem Punkt ermittelt wurden; daraus werden der Fehler, die Hysterese und beide Werte als Prozentsatz der Messspanne berechnet.
Aufbau eines Bimetallthermometers
Ein Bimetallthermometer misst die Temperatur mit einem Streifen aus zwei miteinander verbundenen Metallen. Die Metalle dehnen sich beim Erwärmen unterschiedlich stark aus, sodass sich der Streifen biegt. Der Streifen ist gewöhnlich zu einer Spirale gewickelt, die einen Zeiger auf einer Skala bewegt.
Da die Spirale ein mechanisches Bauteil ist, kehrt sie bei fallender Temperatur nicht genau in dieselbe Position zurück wie bei steigender Temperatur. Dieser Unterschied wird Hysterese genannt und bei der Kalibrierung gemessen.
Warum drei Punkte?
Bei der Kalibrierung wird das Instrument über seinen Arbeitsbereich geprüft. Drei Punkte sind das übliche Minimum:
- der Nullpunkt am unteren Ende des Messbereichs
- der Mittelpunkt nahe der Mitte der Skala
- der Endwert am oberen Ende des Messbereichs
An jedem Punkt wird die Temperatur zunächst von unten und anschließend von oben angefahren, sodass beide Richtungen aufgezeichnet werden.
Formeln
Dabei ist der Fehler an einem Punkt, wenn die Temperatur von unten angefahren wird, und der Fehler, wenn sie von oben angefahren wird; r und f sind die in diesen beiden Richtungen abgelesenen Werte, s ist der Standardwert an diesem Punkt, h die Hysterese, S die Messspanne, a und b die Standardwerte am Endwert und am Nullpunkt, p ein Prozentsatz der Messspanne und x der auf diese Weise ausgedrückte Fehler oder die Hysterese.
Der Standardwert ist die von dem Referenzinstrument angezeigte Temperatur, dessen Messwert als korrekt gilt. Ein positiver Fehler bedeutet, dass das Thermometer zu hoch anzeigt; ein negativer Fehler bedeutet, dass es zu niedrig anzeigt.
Durchgerechnetes Beispiel
Ein Thermometer von 0 bis 100 °C wird an drei Punkten geprüft.
| Punkt | Standard | Steigend | Fallend | Fehler, steigend | Fehler, fallend | Hysterese |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Nullpunkt | 0,00 | 0,40 | 0,60 | +0,40 | +0,60 | 0,20 |
| Mitte | 50,00 | 50,80 | 51,40 | +0,80 | +1,40 | 0,60 |
| Endwert | 100,00 | 99,50 | 99,50 | −0,50 | −0,50 | 0,00 |
Die Messspanne beträgt 100 − 0 = 100 °C. Der größte Fehler beträgt +1,40 °C, also 1,40 % der Messspanne. Die größte Hysterese beträgt 0,60 °C oder 0,60 % der Messspanne.
Das Ergebnis verstehen
Die Genauigkeit eines Instruments wird normalerweise als Prozentsatz der Messspanne angegeben; daher sind die Prozentsätze mit der Genauigkeitsklasse des Herstellers zu vergleichen. Von einem Thermometer der Klasse 1 wird erwartet, dass es innerhalb von 1 % der Messspanne bleibt.
Eine große Hysterese bei kleinen Fehlern deutet gewöhnlich eher auf Reibung oder eine ermüdete Spirale als auf eine verschobene Skala hin. Ein an allen drei Punkten etwa gleich großer Fehler weist darauf hin, dass der Zeiger lediglich versetzt ist und häufig an der Nullpunkteinstellschraube zurückgesetzt werden kann.
Häufig gestellte Fragen
Warum darf der Nullpunkt nicht unter 0 °C liegen?
In diesem Protokoll ist der Nullpunkt das untere Ende des zu bescheinigenden Arbeitsbereichs. Das Werkzeug hält ihn bei 0 °C oder darüber, damit die Messspanne vom unteren Ende aufwärts gemessen wird.
Was verursacht die Hysterese in einem Bimetallthermometer?
Reibung im Zeigermechanismus und elastische Nachwirkung in der Bimetallspirale. Die Spirale entspannt sich nicht genau entlang desselben Weges, den sie beim Erwärmen genommen hat.
Sollte der Fehler beim Steigen oder beim Fallen gemessen werden?
Beides. Erst die Aufzeichnung beider Richtungen macht die Hysterese sichtbar. Der größere der beiden Werte ist maßgeblich für die Beurteilung des Instruments.
Was ist die Messspanne?
Die Differenz zwischen den Standardwerten am Endwert und am Nullpunkt. Sie entspricht der Breite des kalibrierten Messbereichs.
Kann dieses Protokoll für andere Zeigerthermometer verwendet werden?
Ja. Dieselbe Drei-Punkt-Methode und dieselben Formeln gelten für jedes mechanische Zeigerthermometer, einschließlich gasgefüllter und flüssigkeitsgefüllter Ausführungen.